[发明专利]一种基于激光诱导击穿光谱的粉煤分类方法

说明书

本发明公开一种基于激光诱导击穿光谱的粉煤分类方法，包括：将粉煤样品制成片状样品；获取所述片状样品的激光诱导击穿光谱图，所述激光诱导击穿光谱图包括：所述片状样品的主量元素、灰分元素、微量元素的特征谱线；采用主成分分析算法对所述特征谱线的峰强度特征变量进行提取；根据所述峰强度特征变量，采用K最邻近分类算法对所述粉煤样品进行分类。本发明提供的技术方案能够快速、准确地对粉煤进行分类，从而及时调整工业燃煤参数、提高燃煤效率。

技术领域

本发明涉及激光光谱分析技术领域，尤其涉及一种基于激光诱导击穿光谱的粉煤分类方法。

背景技术

激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)本质上是一种原子发射光谱技术，最早发展于二十世纪六十年代。该技术通过高能脉冲激光作用于样品表面，对样品进行剥蚀、激发产生等离子体，等离子体在淬灭过程中产生韧致辐射同时发射出样品的特征谱线，通过分析特征谱线的波长及强度，实现对样品的定性及定量分析。与其他传统的分析技术相比，LIBS技术具有许多明显的优势，如装置设备既简便又灵活、无需或只需简单的样品前处理、多元素同时检测和能够实现远程分析等。实际上，LIBS技术已经广泛应用于煤炭分析领域，且日渐成熟。

随着社会经济的快速发展，各用煤单位对煤炭的数量和质量要求也随之增加和提高。为了合理地规划煤炭产业布局，同时指导煤炭的勘探、开发、生产和综合利用，对煤炭进行科学合理的分类显得尤为重要。但是现有的煤炭分类方法操作相对复杂且耗费较多的时间，不利于及时调整工业燃煤参数、提高燃煤效率。

发明内容

本发明旨在提供一种基于激光诱导击穿光谱的粉煤分类方法，能够快速、准确地对粉煤进行分类，从而及时调整工业燃煤参数、提高燃煤效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于激光诱导击穿光谱的粉煤分类方法，包括：将粉煤样品制成片状样品；获取所述片状样品的激光诱导击穿光谱图，所述激光诱导击穿光谱图包括：所述片状样品的主量元素、灰分元素、微量元素的特征谱线；采用主成分分析算法对所述特征谱线的峰强度特征变量进行提取；根据所述峰强度特征变量，采用K最邻近分类算法对所述粉煤样品进行分类。

优选地，所述将粉煤样品制成片状样品的方法为：称取1.0g粉煤样品和0.5g硼酸；将所述1.0g粉煤样品和0.5g硼酸置于球磨机中混合均匀，获取混合样品；将所述混合样品在60MPa的压力下压制成所述片状样品。

优选地，所述获取所述片状样品的激光诱导击穿光谱图的装置包括：脉冲激光器，光路模块，光纤，光谱仪，控制器；所述光路模块通过所述光纤连接所述光谱仪；所述脉冲激光器、光谱仪均与所述控制器电性连接。

进一步地，所述获取所述片状样品的激光诱导击穿光谱图的装置还包括：三维位移样品台；所述脉冲激光器产生的脉冲激光通过所述光路模块垂直作用于所述三维位移样品台。

优选地，所述脉冲激光器的输出波长为1064nm，输出单脉冲能量为90mJ，脉宽为10ns，频率为10Hz；所述光谱仪的延时设置为2.5us。

优选地，所述片状样品的采样部位为一个以上；每个所述采样部位均累积30次脉冲激光获取一个所述激光诱导击穿光谱图。

进一步地，在所述采用主成分分析算法对所述特征谱线的峰强度特征变量进行提取之前，还包括：对所述激光诱导击穿光谱图进行降维处理。